|
 |
|
Dobra večer,
Zanima me je li voda elementarna tvar ili smjesa? Kako to ispitati?
Po mogućnosti volio bih da mi odgovorite u što kraćem roku.
Lp
|
|
Ime i prezime:
Petar Malogorski
petar.malogorski@skole.hr
|
 |
 |
Odgovor na tvoje pitanje vrlo je jednostavan: voda nije niti elementarna tvar, niti smjesa. Radi se, naime, o kemijskom spoju. Način na koji je to doznala golema većina ljudi svjesnih te činjenice također je jednostavan: naučili su to u školi.
Takav odgovor, jasno, nije baš osobito koristan, a nekmoli zanimljiv, tako da ću se malo pozabaviti time kako stvarno provjeriti što je to voda. Pristup jako ovisi o tomu što znamo i s kakvom tehnologijom raspolažemo. Ako samo želimo potvrditi da je voda kemijski spoj, možemo uzorak dobro pročišćene vode odnijeti do nekog atomskog masenog spektrometra, odnosno uređaja koji je u stanju atomizirati bilo kakav uzorak i dati informaciju o tomu kakve atome on sadrži, te ubaciti u nj našu vodu. Analiza bi onda trebala pokazati da uzorak sadrži atome kisika i vodika, a valjda će reći i u kakvom su omjeru. Alternativni pristup vodio bi do atomskog spektrometra, koji bi dao slične informacije, ali preko emisijskih spektara pojedinih vrsta atoma u uzorku.
Ako ti se takav pristup čini površnim, možemo krenuti i nešto sustavnije (i primitivnije), recimo od pitanja je li voda uopće čista tvar. Da bismo to provjerili, moramo dati sve od sebe da iz vode izoliramo moguće primjese. Poznavajući činjenicu da voda vrije pri 100 °C, možemo ju destilirati, ili čak samo ispariti, e kako bi smo vidjeli ostane li što nakon što voda ispari. Destilacija bilo kakve prirodne vode ostavit će za sobom nekakav talog, tako da odmah možemo zaključiti da se radi o smjesi tvarî. No, što je s destilatom? Višestrukom destilacijom može se dobiti vrlo čista voda, koja za sobom više neće ostavljati taloga. Takva voda i dalje je bezbojna tekućina bez mirisa (ali s bljutavo nepostojećim okusom), dakle prilično slična onome od čega smo krenuli. To bi značilo da ono što smo uklonili iz vode nije bitno utjecalo na njezina svojstva. No, jesmo li uklonili sve?
Za vodu također znamo i da se smrzava pri 0 °C. Isto tako, znamo i da su kristali općenito vrlo čisti. Sadrži li voda neku primjesu koja destilira skupa s njom, možda se ista može ukloniti kristalizacijom. Ohladimo li destiliranu vodu do ledišta, vrlo ćemo vjerojatno postići to da se sav uzorak smrzne. S nešto opreza i mijenjanjem temperature oko ledišta, ipak, možemo postići to da se smrzne samo dio uzorka, odnosno da dobijemo lijepe, igličaste kristale leda. Za njih je prilično sigurno da su čista tvar, ali ostaje pitanje je li ta čista kristalna tvar sazdana od jedne ili više vrste čestica. Naime, različiti spojevi ponekad mogu kristalizirati zajedno, tvoreći tzv. kokristale. No, tu ću ipak reći da je vrlo teško naći par spojeva koji i kokristaliziraju i destiliraju zajedno. Drugim riječima, iako ne možemo biti posve sigurni, destilacijom i kristalizacijom vode vrlo smo vjerojatno dobili čistu tvar.
To znači da se sad možemo pozabaviti pitanjem radi li se o elementarnoj tvari ili kemijskom spoju. Ono što razlikuje elementarne tvari i spojeve je to što elementarne tvari sadrže samo jednu vrstu atoma (preciznije, samo atome jednog elementa, odnosno istog atomskog broja), dok ih spojevi imaju dvije ili više vrsta. To znači da sad treba pokušati rastaviti vodu na elemente. Ako to uspijemo, dokazali smo da je voda spoj. Ako ne uspijemo, nismo pa do daljnjega možemo smatrati da se radi o elementu.
Ali kako to učiniti? Najpoznatije pokuse te vrste izveo je Antoine Lavoisier prije skoro dva i pol stoljeća, čime je opovrgnuo dotad važeće mišljenje da je voda kemijski element. U jednoj seriji spaljivao je tzv. zapaljivi zrak (danas je to vodik) u običnom zraku ili pak u tzv. deflogistoniranom zraku (kisiku) i skupljao produkte izgaranja. Ono što je nastalo bila je čista voda. Kako je time pokazano da voda nastaje iz (barem) dvije različite tvari, postalo je očito da voda ne može biti kemijski element. Druga serija pokusa bavila se pak razlaganjem vode. Prevođenjem vodene pare preko užarenog željeza nastaju željezov(III) oksid i vodik (odnosno zapaljivi zrak), što opet znači da je iz vode moguće izvući neku tvar. Mogući prigovor, da je možda nešto iz željeza prešlo u vodu, propada ako se željezo odvagne, budući da mu masa tom reakcijom poraste, i to točno onoliko koliko će nastali vodik biti lakši od vode koja je reagirala.
Kako vjerojatno ne raspolažeš Lavoisierovom aparaturom, kod kuće možeš izvesti znatno jednostavniji pokus kojim ćeš provjeriti je li voda kemijski spoj ili element. Sve što trebaš je otopiti u vodi malo npr. natrijevog hidroksida ili sumporne kiseline te onda elektrolizirati tu otopinu. Čim pustiš struju kroz elektrode uronjene u otopinu, na objema će se početi oslobađati mjehurići bezbojnih plinova, a nakon dovoljno vremena možda primijetiš i da se razina vode spustila. Kako nijedan od tih plinova očito nije voda (vjerojatno znaš da se radi o vodiku i kisiku), možeš zaključiti da je voda razložena na neke druge tvari, odnosno da se radilo o kemijskom spoju, a ne elementu. Napraviš li aparaturu koja ti omogućava skupljanje tih plinova, moći ćeš uočiti i da nastaju u volumnom omjeru 2:1, što ti može dati i nekakvu ideju o sastavu vode, a uz nešto dodatnih pokusa možeš i pokazati da se radi o vodiku i kisiku. Pokus kojim bi pokazao da njihovom reakcijom opet dobiješ vodu ipak ne bih preporučio za kućnu izvedbu. Naime, radi se o eksploziji, a količine dovoljne da nastala voda bude lijepo vidljiva dostatne su i za ozbiljne ozljede po onoga tko taj pokus izvodi.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
